剛過去不久的情人節(jié)、元宵節(jié)

想必大家都過得甜甜蜜蜜吧

說起甜蜜

給大家講一個(gè)甜蜜而又悲慘的故事：

在100年前的波士頓，一個(gè)15米高，儲(chǔ)存著12000噸糖蜜的建筑物崩塌，涌出的糖蜜形成8米高的巨浪，以56km/h的速度席卷了附近的街區(qū)，造成21人死亡，150人受傷……

○ 波士頓糖蜜洪災(zāi)現(xiàn)場，來自維基百科。

糖蜜是工業(yè)制糖的副產(chǎn)品，是一種黑褐色，高黏度的液體，主要成分依然是糖?？捎糜诎l(fā)酵制酒精，也可食用。

○ 糖蜜，來自O(shè)rganic Facts。

糖蜜本身的黏度非常高，是水的10000倍。在水里移動(dòng)已經(jīng)挺費(fèi)勁的了，如果被那場災(zāi)難中齊腰深的糖蜜困住，那就是妥妥的動(dòng)彈不得。

波士頓郵報(bào)報(bào)道：一群馬像粘蠅板上的蒼蠅一樣死去。越掙扎就陷得越深。人們也是一樣。

可是這么黏稠的液體按理來說應(yīng)該很慢地向四周擴(kuò)散才對，怎么會(huì)達(dá)到56km/h的速度，還形成巨浪呢？

糖蜜這么浪

因?yàn)樗且环N

也就是說，糖蜜的黏度與所受的力有關(guān)，受力越大，它的黏度反而越小。

儲(chǔ)存罐剛剛破裂時(shí)，在重力的作用下，糖蜜的黏度變小，像洪水一樣傾瀉出來，摧毀房屋、橋梁，把人卷走、拍扁。

○ 被糖蜜沖毀的高架鐵路，來自維基百科。

但是隨著糖蜜擴(kuò)散開來，流速減緩，黏度回升，就會(huì)把人困住。不但很難開展救援，而且災(zāi)難現(xiàn)場極難清理，據(jù)說在幾十年以后的夏天，還能聞到糖蜜的味道。

仔細(xì)一想

這個(gè)糖蜜

灑得遠(yuǎn)、粘得死、難清理

可真適合摧毀城市啊

非牛頓流體大家族里還有很多更奇葩的成員，砸椰子、防彈都不在話下。

但是，在一睹其風(fēng)采之前，我們還是先詳細(xì)了解一下什么是非牛頓流體。

能任意改變形狀，能流動(dòng)的就是流體，比如氣體和液體。

一個(gè)海洋球不是流體，但成千上萬的海洋球裝在池子里也可以看作流體。

貓可以任意改變形狀，填滿容器，有時(shí)也可看作流體。

那么，什么是流動(dòng)呢？

小心翼翼地把一杯水端起來，放在傳送帶上，緩慢地傳送到電梯里，搭電梯平穩(wěn)地上到6樓，水杯始終沒有晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。

在這個(gè)過程中，這杯水發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，但并沒有流動(dòng)。流動(dòng)一定伴隨著流體內(nèi)部的相對運(yùn)動(dòng)。

流動(dòng)分為兩種：拉伸流動(dòng)和剪切流動(dòng)。

○ 拉伸流動(dòng)，小蝦手繪。

用小棒或小勺蘸一些蜂蜜，再拎出來，可以看到蜂蜜向下流動(dòng)。越往下，蜂蜜變得越細(xì)，但是流速也越快。

這種在流動(dòng)方向上有流速改變的流動(dòng)，就是拉伸流動(dòng)。

○ 剪切流動(dòng)，小蝦手繪。

假設(shè)在一個(gè)巨大池塘的某一部分，風(fēng)吹動(dòng)池水的表面，向右勻速運(yùn)動(dòng)。

在這種情況下，池水并不是以相同的速度整體向右運(yùn)動(dòng)，而是從水面到水底，水流的速度均勻減小，直到池底減為0。

水的流動(dòng)方向是向右的，但流速沿高度方向（與流動(dòng)方向垂直）改變，這就是剪切流動(dòng)。

流體的流動(dòng)都是由拉伸流動(dòng)和剪切流動(dòng)組合而成的。

牛頓在1687年做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

其實(shí)就是用兩塊平行的木板，代替了上面提到的靜止的池底，和驅(qū)動(dòng)池水運(yùn)動(dòng)的風(fēng)，在中間的水層中產(chǎn)生剪切流動(dòng)。

牛頓假設(shè)，與木板相鄰的水層，會(huì)緊緊貼著木板運(yùn)動(dòng)或靜止，速度與木板相等。這一假設(shè)得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。

○ 牛頓黏性實(shí)驗(yàn)，圖片來自Chegg Study。

由于流體有一定的黏性，或者說，流體內(nèi)部有摩擦力，因此，拉動(dòng)上層木板保持勻速運(yùn)動(dòng)需要一定的作用力。

牛頓發(fā)現(xiàn)，對于水來說，拉動(dòng)木板的力與木板的運(yùn)動(dòng)速度是成正比的，所以水是牛頓流體。

而這個(gè)比值（排除水層的厚度和面積的影響之后），就反映了流體本身的性質(zhì)：

讓木板保持同樣的運(yùn)動(dòng)速度，需要施加的作用力越大，液體的黏度就越大，代表液體越粘稠。

但是，牛頓沒發(fā)現(xiàn)，有那么一小撮奇葩液體，它們的黏度不是定值，這就是非牛頓流體。

有可能你越用力拉木板，中間的液體就變得越稀，這種非牛頓流體具有“剪切變稀”的特性，說白了就是“逆來順受”。

之前提到的糖蜜就屬于這一類。

此外，各種指甲油、油漆都具有剪切變稀特性，以便于涂得更勻、粘得更牢，在凝固之前不易滴落。

奶油、番茄醬也是，難道它們也是故意方便我們涂抹的嗎？

反之，就是“剪切增稠”，或者叫“遇強(qiáng)則強(qiáng)”。

這類非牛頓流體的代表就是能防彈的玉米淀粉糊，和能砸開椰子的口香糖了。

首先登場的是玉米淀粉糊（Oobleck），制作方法是玉米淀粉和水，以體積比2：1混合均勻。

○ 水和玉米淀粉糊的黏度對比。可以看出，玉米淀粉糊更粘稠一些，但也是流體。圖片來自 me3340。

如果用拳頭砸，會(huì)怎樣呢？會(huì)不會(huì)拳頭陷進(jìn)去，但砸不到底呢？

用仿真槍打呢？

這怕不是一塊鐵？

但其實(shí)只要足夠輕柔，玉米淀粉糊也不會(huì)為難你，實(shí)屬吃軟不吃硬的典范。

○ 用手抓取并揉捏加了色素的玉米淀粉糊，用力抓和揉的時(shí)候，它是硬的，但一旦放松，就變稀了。圖片來自歪果仁集中營。

接下來是另一個(gè)好吃又好玩的家庭實(shí)驗(yàn)：口香糖砸椰子，由小蝦親自演示。

首先取出口香糖，不要嚼，直接卷起來，捏成一個(gè)整體，再捏成圓錐。如果椰子皮較厚，3塊以上口香糖為宜。

捏好之后，將錐形口香糖尖朝上擺放好。

一定要找到椰子硬殼外面的軟皮最薄的地方，對準(zhǔn)口香糖往下砸。如果軟皮實(shí)在太厚，不妨先用刀片下去一點(diǎn)。

下砸一定要果斷。可以看到，口香糖幾乎完好無損，而椰子被砸出一個(gè)大洞，可倒出椰汁。

當(dāng)然，最后一步是插上吸管，把椰子喝掉啦！

補(bǔ)充一點(diǎn)：捏口香糖需要一定的耐心。

捏的時(shí)候我不禁吐槽：口香糖之所以能砸椰子，是因?yàn)樗旧韷蛴病?/p>

的確，口香糖在受力很小的時(shí)候能夠維持形狀不變，不是嚴(yán)格意義上的流體。

但口香糖畢竟還能捏動(dòng)，椰子你捏一個(gè)試試……

所以，但凡口香糖能砸碎椰子，就不要懷疑口香糖遇強(qiáng)則強(qiáng)的性質(zhì)。

明年元宵節(jié)

大家可以試試

在吃元宵、猜燈謎之余

用口香糖砸砸椰子

……

也是團(tuán)團(tuán)圓圓

歲歲（碎碎）平安